Meilenstein Prozessautomatisierung

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Endress & Hauser

Meilenstein Prozessautomatisierung Vom Kleinbetrieb zum Global Player der Prozessautomatisierung

Autor / Redakteur: Sabine Mühlenkamp / Dr. Jörg Kempf

Ging es in den Anfängen der Endress+Hauser-Firmengeschichte vor allem darum, zuverlässige und genaue Messwerte zu produzieren, treibt das Familienunternehmen heute in hohem Tempo die Digitalisierung und Industrie 4.0-Projekte voran. Dabei immer im Mittelpunkt: der Kunde.

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Möglichkeiten für Industrie 4.0 bieten sich über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage, ebenso entlang der Logistik- und Wertschöpfungsketten über Firmengrenzen hinweg.
Möglichkeiten für Industrie 4.0 bieten sich über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage, ebenso entlang der Logistik- und Wertschöpfungsketten über Firmengrenzen hinweg.
(Bild: Endress+ Hauser)

Dass Gegensätze sich anziehen, ist bekannt. Und manchmal entsteht sogar etwas ganz Großes daraus. So geschehen Anfang der 50er-Jahre des vergangenen Jahrhunderts im Markgräfler Land: 1953 legten der junge Schweizer Ingenieur Georg H. Endress und der erfahrene Leiter einer Lörracher Genossenschaftsbank Ludwig Hauser den Grundstein für den heute weltweit tätigen Komplettanbieter in der Mess- und Automatisierungstechnik. Endress hatte von der englischen Firma Fielden in Manchester neuartige elektronische Füllstandmessgeräte mitgebracht. Aus heutiger Sicht technische Ungetüme mit Elektronenröhren, großem Stahlblechgehäuse und zwei Metern Hochfrequenzkabel, stellten sie damals Hightech auf Weltniveau dar. Schon bald begnügte sich die junge Firma nicht mehr allein mit dem Vertrieb der Fielden-Geräte in Deutschland. Endress entwickelte seine ersten eigenen Messgeräte: Nivotester und Silometer kamen auf den Markt, in einer alten Schreinerei produziert.

Sechs ereignisreiche Jahrzehnte
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Kurze Zeit später, bereits auf 78 Mitarbeiter gewachsen, „musste“ das noch junge Unternehmen umziehen. Am neuen Standort in Maulburg gesellten sich zur kapazitiven Messtechnik weitere Messprinzipien für die Füllstandmessung: Ultraschall, Radiometrie, Leitfähigkeit sowie Elektromechanik. Die neuen Geräte hatten mit jenen der Anfangszeit nicht mehr viel gemein. Transistoren, zuerst aus Germanium, später aus Silicium, lösten die voluminösen Röhren ab. Einen weiteren Meilenstein markierte die räumliche Trennung der Elektronik in der Messsonde von der Signalverarbeitung im Messumformer. Dieser technische Coup ermöglichte eine längere Übertragungsleitung und wurde erstmals 1964 im Nivotester NC 70 verwirklicht.

Nur vier Jahre später waren Endress+Hauser-Geräte im Markt bereits stark nachgefragt, und der stetige Aufstieg vom handwerklichen Betrieb zum Industrieunternehmen begann. Dies zog erhebliche Veränderungen bei Strukturen, Management und Mitarbeiterführung nach sich. So wurden Anfang der 1970er Jahre jährliche Geschäftsziele formuliert, die innerbetriebliche Mitbestimmung und EDV-Systeme eingeführt. In der Personalpolitik lag der Fokus stark auf der Eigeninitiative der Mitarbeiter. Vieles aus den damaligen Führungsrichtlinien findet sich noch heute in den Leitlinien und im Wertekatalog des Unternehmens.

Kräftige Investitionen prägten die folgenden Jahre. Endress+Hauser gründete weitere Firmen, außerdem kam es zu Unternehmensübernahmen. Die Arbeitsbereiche wurden ausgeweitet – ein wichtiger Grundstein für die spätere Entwicklung zum Komplettanbieter von Messtechnik und Automatisierungslösungen, also zu dem, was die „People for Process Automation“ heute ausmacht.

In den 1980er Jahren brennt das Unternehmen ein Feuerwerk an Produktneuheiten ab. Feuchtesensoren in Dünnschichttechnik, der magnetisch-induktive Durchflussmesser Autozero 2000 und der revolutionäre Füllstand-Grenzschalter Liquiphant setzen Ausrufezeichen im Markt.

Mikroelektronik eröffnet neue Chancen

Die Einführung der Mikroelektronik ermöglichte dabei vollkommen neue Funktionalitäten, z.B. die permanente Selbstüberwachung der gesamten Messeinrichtung. „Diese Entwicklungen legten den Grundstock für das heutige breite Portfolio, das es uns ermöglicht, als Komplettanbieter aufzutreten“, ist Josef Kathmann, langjähriger Vertriebsleiter im Technischen Büro Hannover von Endress+Hauser, überzeugt.

Kein Zweifel, Endress+Hauser war mit vielen Entwicklungen seiner Zeit voraus, und zwar so weit, dass die Technologie zuweilen skeptisch betrachtet wurde. „Bei Markteinführung des Liquiphant erklärte ein Wettbewerber dem milchverarbeitenden Betrieb, dass dieser Grenzschalter durch die Schwingung aus der Milch Sahne machen würde“, amüsiert sich Kathmann heute noch. Das Beispiel zeige aber auch deutlich, wie wichtig das Verständnis für Technologien und ein gutes Verhältnis zum Kunden ist. Vertriebsprofi Kathmann hatte seine ganz eigene Idee, die Funktionsweise des Liquiphant zu erläutern. Um zu beweisen, dass dieser die Grenzfläche zwischen Schaum und Flüssigkeiten sicher erkennt, lud er die Kunden gerne zum Bier ein und bewies die Tauglichkeit des Messgerätes „live“ im Bierglas.

Zeitgleich kam das erste magnetisch-induktive Durchflussmessgerät (MID) mit Mikroprozessor-Technik auf den Markt und wenig später der M-Point, das erste Geradrohr-Massenmessgerät, das auch Gaseinschlüsse in Flüssigkeiten erkannte. „Auch dieses Gerät war eine absolute Neuheit, Applikationen gab es nicht. Doch die Erfahrungen beim Kunden flossen direkt in die Entwicklung ein. Von dieser engen Abstimmung profitieren Produkte und Anwender noch heute“, betont Kathmann.

Vertrauen als entscheidender Erfolgsfaktor

Trotz aller Neuentwicklungen in dieser Zeit – Kathmann nennt noch einen weiteren, für ihn entscheidenden Erfolgsfaktor: „Das Vertrauen in Endress+Hauser ist das Wichtigste. Gerade bei einer neuen Technologie kommt es immer wieder zu Situationen, in denen nicht alles reibungslos klappt. Mein Credo war immer, dass ich die Anlage nicht verlasse, bis der Sensor funktioniert“. Die Zahlen geben ihm recht: 1989 endete mit einem Umsatz von 500 Millionen Schweizer Franken – das bis dahin beste Jahr der Firmengeschichte. Das Unternehmen beschäftigte mittlerweile mehr als 4000 Menschen auf der ganzen Welt.

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In enger Zusammenarbeit zwischen Kunden und Entwicklern wurde das Portfolio weiter ausgebaut. Hatte Endress+Hauser 1985 lediglich einen Drucksensor im Angebot, so steht heute das gesamte Spektrum zur Verfügung, u.a. eine keramische Messzelle für schwierigste Messsituationen. Ähnliches gilt für das Portfolio bei den Temperaturmessgeräten. Auch hier startete die Firma zunächst mit nur einem Sensor am Markt, heute ist man Komplettanbieter. Die Entwicklung wurde jüngst mit dem iTHERM TrustSens gekrönt, ein sich selbst kalibrierendes Thermometer, für das Endress+Hauser den Hermes-Award 2018 abräumte. Mit ihm lässt sich erstmals eine prozessabhängige automatische Inline-Kalibrierung in sehr kurzen Kalibrierintervallen durchführen.

Die 90er-Jahre waren von der Entwicklung der Feldbustechnologien geprägt – hier wurden die Grundsteine für heutige Industrie 4.0-Projekte gelegt. „Plötzlich konnte man aus den Masse-Messgeräten weitere Informationen herauslesen, wie Dichte, Temperatur und Viskosität“, erinnert sich Kathmann an die spannende Zeit. Ultraschallsensoren lieferten den Kurvenverlauf direkt aufs Display und gaben Antworten auf Fragen, wie sicher die Messung ist oder wo Störungen im System auftreten. „Das war für unsere Kunden, aber auch für uns selbst ein großer Sprung. Man erhielt Sicherheit, dass die Messung zuverlässig funktioniert.“

Der Erfolg spiegelte sich erneut im Wachstum der Firmengruppe wider. Endress+Hauser Flowtec nahm 1991 ein modernes Produktionswerk im elsässischen Cernay in Betrieb, während Conducta im gleichen Jahr mit einem neuen Werk für pH-Elektroden im sächsischen Waldheim in den Osten Deutschlands vorstieß. Zwei Jahre später bezogen die Deutschland-Holding und das Informatikzentrum ihr neues Gebäude in Weil am Rhein. Auch in Maulburg wurde wieder erweitert. Die Tochter PPE (Photo Print Electronic) errichtete 1997 im französischen Pulversheim ein zweites Werk für Leiterplatten, und im schweizerischen Reinach errichtete Flowtec einen großen Forschungs- und Entwicklungsbau. Ebenfalls in den 90er-Jahren stand ein Generationenwechsel an der Führungsspitze an: Georg H. Endress übergab 1995 den Staffelstab an seinen Sohn Klaus Endress, der bis ins Jahr 2014 als CEO die Geschicke der Firmengruppe lenkte.

Ein Unternehmen für die gesamte Automatisierung

Dank des breiten Portfolios und des Know-hows in der Digitalisierung wurde Endress+Hauser immer häufiger angefragt, wenn es um die vollständige Projektierung und Ausrüstung von Anlagen ging, etwa für eichfähige Dosieranlagen oder Tanklager. Das Unternehmen reagierte mit der Gründung der Endress+Hauser Process Solutions AG im schweizerischen Reinach im Jahr 2000. Damit war der Schritt vom Messgerätelieferanten zum Anbieter automatisierungstechnischer Gesamtlösungen endgültig zementiert.

Auf dem Gebiet der gerätenahen Lösungen bieten die People for Process Automation u.a. mechanische Anpassungen an, z.B. die Installation von Bypassrohren oder Komplettlösungen für die Dampfmessung sowie Verladeanlagen für Schiffe und Tankwagen. Neben dem Engineering geht es häufig auch um die Beratung und den Kontakt zu Eichbehörden. In dieses Themengebiet fallen Inventory Management-Systeme in Tankfarmen für eine sichere Bestandserfassung. Der Komplex der Analysenlösungen wird ebenfalls abgedeckt – angefangen bei maßgeschneiderten Analyse-Panels, die Module zur pH- und Leitfähigkeitsmessung enthalten, bis hin zu intelligenten Messcontainern.

Das Aufgabengebiet ist extrem weit. „Unsere Ingenieure kümmern sich um die vollständige Systemintegration – vom Basic- und Detailengineering über den Support bis zur Wartung, und zwar entlang des gesamten Lebenszyklus“, erklärt Peter Dietrich, Abteilungsleiter für Automatisierung/Digitalisierung bei Endress+Hauser, und streicht den besonderen Vorteil heraus: Man agiere unabhängig vom Leitsystemhersteller. Zugute kommt dabei das eigene, zertifizierte Feldbuslabor. „Dadurch sind wir in der Lage, herstellerübergreifende Automatisierungslösungen vor dem Aufbau beim Kunden zu prüfen. Das spart Zeit und nimmt den Druck bei der Inbetriebnahme“, so Dietrich. Seit rund vier Jahren setzt Endress+Hauser überdies auf das Partnerprogramm Open Integration, mit dem herstellerübergreifend intelligente Lösungen entwickelt werden.

Brückenschlag zur digitalen Welt

Auch nach der Jahrtausendwende stehen die Signale weiter auf globalem Wachstum. Neue Produktionsfirmen in China und Indien stärken die Präsenz auf den wachsenden Märkten Asiens. Gasanalyse und Bioprozesstechnik ergänzen inzwischen das Portfolio. 2016 werden die Kompetenzzentren für Durchflussmesstechnik in Reinach, Temperaturmesstechnik in Nesselwang sowie die Fertigung von Raman-Analysatoren von Kaiser Optical Systems in den USA ausgebaut. Mit dem Partner Rockwell Automation eröffnet Endress+Hauser in Maulburg ein erstes gemeinsames Testzentrum in Europa.

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Heute arbeiten 14.000 Mitarbeiter bei Endress+Hauser, der Umsatz beträgt stolze 2,2 Milliarden Euro. Längst bestimmen Themen wie das Industrial Internet of Things – kurz: IIoT – und die durchgängige Digitalisierung den Alltag. „Die Vorarbeiten zu Industrie 4.0 haben schon vor mehr als 20 Jahren mit den digitalen Feldbussen und der Erfassung aller sensorspezifischen Produktionsdaten begonnen. Seit vier bis fünf Jahren ist das Thema dann stark in unseren Fokus gerückt“, beschreibt Benedikt Schumann, Produktmanager für Industrie 4.0 bei Endress+Hauser, die Entwicklung.

Dabei geht es vor allem um die Optimierung aller nicht-produktiven Schritte rund um den Produktionsprozess, also die Verwaltung von Feldgeräten oder die Einführung von intelligenten Wartungsroutinen. Die Wartung z.B. gilt längst als der am wenigsten kontrollierbare Kostenblock und soll in Zukunft genauer, schneller und besser werden. „Jeder kennt die Situation, wenn ein kritischer Fehler anliegt, der Sensor die Fehlermeldung F105 ausgibt, aber man erst die Dokumentation studieren muss, um herauszufinden, welcher Fehler sich genau dahinter verbirgt“, beschreibt Schumann die heutige Praxis. „Durch unsere neuen Onlinedienste stehen dem Anwender alle wesentlichen Informationen jederzeit zur Verfügung. Er bekommt nicht nur die Fehlermeldung, sondern auch gleich konkrete Vorschläge zur Behebung.“

Endress+Hauser verspricht damit einen schnelleren Zugang zu allen Gerätendaten: Im Asset-Management-System stehen Datensätze von 30 Millionen installierten Feldgeräten zur Verfügung. „Es hat sich gelohnt, dass wir seit 20 Jahren jedes Feldgerät konsequent digital erfassen“, ist Dietrich stolz. Neben diesen statischen Daten wurde eine ganze Reihe an Algorithmen entwickelt, um Informationen über den Sensor, aber auch über den Prozess zu erhalten.

Bestes Beispiel ist die Heartbeat-Technologie, die Endress+Hauser Schritt für Schritt auf alle seine Messgeräte ausrollt. Sie liefert den so genannten HBSI (Heartbeat Sensor Integrity)-Wert, mit dem beispielsweise Korrosion und Ablagerungen detektiert werden können. Auf diese Weise lassen sich schwierige Messstellen erkennen und das Wartungskonzept entsprechend optimieren.

„Mit der Bereitstellung gerätespezifischer Trendparameter durch Heartbeat ist der Knoten bei der vorausschauenden Instandhaltung geplatzt“, ist Dietrich überzeugt. Dabei ist die Technologie längst der Zeit der Pilotanlagen entwachsen. In einer Anlage zur Herstellung von Teer weiß der Anwender z.B. dank Heartbeat genau, dass sich die Rohrleitung in 22 Tagen und drei Stunden zusetzen wird und er sie reinigen muss. Früher wurde die Anlage vorsorglich alle 14 Tage abgestellt.

Auch die Kalibrierung von pH-Sonden wird dank Heartbeat einfacher, während bei magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten eine Ansatzbildung frühzeitig gemeldet wird – alles Maßnahmen, die eine vorausschauende Instandhaltung möglich machen.

Informationen richtig verteilen

Gebündelt dargestellt werden die Daten vom Onlinedienst Analytics. Ist die Anlage einmal erfasst, werden sämtliche Informationen aufgeführt, wie z.B. welche Geräte verbaut sind, wann sie hergestellt wurden oder ob sie ggf. gar nicht mehr von Endress+Hauser produziert werden. Zudem kann man Messstellen-Eigenschaften definieren, um z.B. besonders risikobehaftete Messstellen zu spezifizieren. „Jede dieser Informationen steht auf einem Dashboard bereit, sodass der Anwender den Überblick über seine installierte Basis hat“, erklärt Industrie 4.0-Experte Schumann.

Aktuell sind die Gerätedaten von über 30 Millionen verschiedenen Messgeräten in der Endress+Hauser-Datenbank verfügbar. So kann solch ein digitaler Zwilling mit allen relevanten Dokumenten, Zertifikaten und Lebenszyklus-Informationen automatisch im Onlinedienst angelegt werden. Die Feldgeräte besitzen zudem die erforderliche Konnektivität, um parallel zu den Messwerten auch die Diagnose- und Monitoringdaten in die Cloud zu übertragen. Jedes Feldgerät mit digitalem Ausgang kann in die Online-dienste eingebunden werden, die Kommunikation zwischen Sensor und Cloud ist kundenspezifisch. Beispielsweise kann der zweite Kanal, gemäß NOA-Konzept (Namur Open Architecture) über Gateways zwischen den Feldbussen, aber auch genauso über integrierte WLAN- oder Bluetooth-Module wie auch über WirelessHart-Adapter erfolgen.

Ein Edge-Device ermöglicht die Anbindung an die Cloud. Das Edge-Device bildet die Schnittstelle von der OT- zur IT-Landschaft, wo die Daten in Onlinediensten weiterverarbeitet werden. Dadurch lassen sich z.B. die digitalen Feldgeräte automatisch erfassen. Dieser Zugriff wurde durch ein Audit (der Europe Cloud Organisation) zertifiziert und erfüllt somit die Sicherheitsanforderungen in der Prozessindustrie. Alle Informationen und Handlungsempfehlungen können über die Cloud-Schnittstellen selbstverständlich auch wieder in die üblichen Workflows zurückgeführt werden.

Die Analytics App schafft einen Überblick über die installierte Basis an Feldgeräten und sie wird von weiteren Apps ergänzt: Die Scanner-App hilft, Messgeräte ohne die Installation eines Edge-Devices zu erfassen. Die App Health bietet Services zur Gerätediagnose, um schnellstmöglich auf kritische Ausfälle reagieren zu können. Die App Library ermöglicht das durchgängige und nachverfolgbare Hinterlegen von Messtellen-Dokumenten, z.B des Inbetriebnahmeberichts oder des Kalibrierberichts. Die SmartBlue App wurde für die mobile Bedienung von Feldgeräten in schwer zugänglichen und explosionsgefährdeten Bereichen entwickelt. Durch diese App-Landschaft hat der Anwender sowohl für die Inbetriebnahme als auch für die Wartung alle Daten und Handlungsempfehlungen immer in Echtzeit zur Hand.

Ganz frisch ist die Kooperation mit SAP, mit der Endress+Hauser die Stärken eines Feldgeräte-Herstellers mit denen eines ERP-Anbieters verbinden und die Brücke von den Feldgeräten nach ganz oben in das SAP-System schlagen will. „So können Wartungsroutinen und Workflows angepasst und automatisiert eingebunden werden“, ist Schumann überzeugt.

Erklärtes Ziel ist es – gemeinsam mit Partnern – technologischer Wegbereiter in Bezug auf Industrie 4.0 zu werden. An Ideen mangelt es nicht. Ob es sich um Augmented Reality-Konzepte oder um neue Geschäftsmodelle handelt: „Es wird Kunden geben, die sich gar nicht mehr für die Sensoren interessieren, sondern nur noch für die Auswertung, die auf einem Dashboard geliefert wird“, weist Schumann den Weg in die Zukunft. Und wie auch immer die Technologien der Zukunft aussehen werden – für Vertriebs-Veteran Kathmann ist das höchste Gut das Kundenvertrauen in das Know-how von Endress+Hauser. „Die Welt wird komplexer, also müssen wir sie aus Sicht der Automatisierungstechnik so gestalten, dass sie für unsere Kunden einfacher wird.“ Anspruch der People for Process Automation ist es, hierfür die jeweils beste Lösung zu entwickeln.

Ergänzendes zum Thema
Begründung der Redaktion: Darum hat Endress+Hauser den Meilenstein verdient

Dr. Jörg Kempf, Chefredakteur PROCESS
Dr. Jörg Kempf, Chefredakteur PROCESS
( Bild: PROCESS )

Ohne Zweifel: Die Prozessautomatisierung ist prädestiniert für den Startschuss unserer Exklusiv-Serie „Meilensteine aus Chemie, Pharma und Verfahrenstechnik“. Auf keiner anderen Bühne der Prozessindustrie spielten (und spielen) Innovationen in so kurzen Zyklen eine vergleichbare Rolle. Seit über sechs Jahrzehnten immer vorne dabei: Endress+Hauser. Getreu dem Motto „Innovation hört nicht beim Sensor auf“, hat sich der einstige Hinterzimmer-Betrieb für Füllstandmesstechnik zum Komplettanbieter für Prozessautomatisierung und zum Impulsgeber der Digitalisierung entwickelt. PROCESS ist der Meinung: Damit haben die People for Process Automation den Meilenstein verdient.

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